Турбина турбореактивного двухконтурного двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ости:
Температуру охлаждаемой лопатки принимаем tл max=800 0C. Температуру на разных режимах определим по формуле:
tл= tл max? ;
- определим из рисунка 2.6. Модуль упругости для каждого режима работы определим из рисунка 2.7. Результаты расчета занесены в таблицу 2.3.
Рисунок 2.6 - Зависимость температуры от оборотов двигателя
Рисунок 2.7 - Зависимость модуля упругости от температуры
Таблица 2.3 - Изменения температуры и модуля упругости
tл, 0СЕ, МПа0-------2000000,1-------2000000,2-------2000000,30,75601770000,40,695521770000,50,685441770000,60,695521770000,70,725761760000,80,766081730000,90,8265616800010,92736159000
.3.2 Расчет динамической частоты
Расчет проводим на ЭВМ с помощью программы Dinlop.exe.
Результаты расчета приведены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Расчет динамической частоты 1 формы изгибных колебаний
2.3.3 Построение частотной диаграммы
По данным таблицы 2.4 строим зависимость fд = f(nс).
Для построения частотной диаграммы необходимо нанести на график диапазон рабочих частот вращения двигателя от оборотов малого газа до максимальных оборотов. За частоту вращения ротора на режиме малого газа принимаем для ТРДД
.
Для определения резонансных режимов работы двигателя с учетом принятого масштаба наносим на этот же график частоты возбуждающих сил, кратные частоте вращения ротора:
.
где k - порядок гармоник возбуждающих сил;
nc - частота вращения ротора.
Для турбинных лопаток наиболее сильными возбудителями вынужденных колебаний являются камера сгорания (k1 = 16 - число форсунок) и лопатки соплового аппарата (k2 = 39 - число лопаток).
Пересечение линий частот собственных колебаний с частотами возбуждающих сил, на частотной диаграмме (рисунок 2.8), показывает резонансные режимы работы двигателя.
Рисунок 2.8 - Частотная диаграмма
2.4 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ДИСКА ТУРБИНЫ
Диски турбин - это наиболее ответственные элементы конструкций газотурбинных двигателей. От совершенства конструкций диска зависит надежность, легкость конструкций авиационных двигателей в целом.
Диски находятся под воздействием инерционных центробежных сил, возникающих при вращении от массы рабочих лопаток и собственной массы дисков. Эти силы вызывают в дисках растягивающие напряжения. От неравномерного нагрева дисков турбин возникают температурные напряжения, которые могут вызывать как растяжения, так и сжатие элементов диска.
Кроме напряжений растяжения и сжатия, в дисках могут возникать напряжения кручения и изгиба. Напряжения кручения появляются при передачи диском крутящего момента, а изгибные - возникают под действием разности давлений и температур на боковых поверхностях дисков, от осевых газодинамических сил, действующих на рабочие лопатки, от вибрации лопаток и самих дисков, под действием гироскопических моментов, возникающих при эволюциях самолета.
Из перечисленных напряжений наиболее существенными являются напряжения от центробежных сил собственной массы диска и лопаточного венца, а также температурные. Напряжения кручения обычно и в расчетах не учитываются. Напряжения изгиба зависят от толщины диска и способа соединения дисков между собой и с валом и могут быть значительными лишь в тонких дисках.
Для оценки напряженности диска расчет ведут в предположении его упругого состояния. Однако в некоторых случаях напряжения могут превосходить пределы упругости и текучести материала, в результате чего деформации наиболее нагруженных участков диска будут иметь пластический характер. Кроме того, при высоких температурах существенное влияние на прочность диска может оказать ползучесть его материала. В этих случаях расчет на прочность диска должен выполняться с учетом пластической деформации и ползучести.
Расчет на прочности диска турбины будем проводить с помощью методики указанной в пособии [7].
При расчете на прочность принимаются следующие допущения:
-диск считается симметричным относительно срединной плоскости, перпендикулярной оси вращения;
-диск находится в плосконапряженном состоянии;
-температура диска меняется только по его радиусу и равномерна по толщине;
-напряжения на любом радиусе не меняются по толщине;
-наличие отверстий и бобышек на диске не принимается во внимание.
Цель расчета на прочность диска - определение напряжения и запасов прочности в различных сечениях по радиусу диска.
.4.1 Исходные данные
Расчет диска методом конечных элементов основан на приближенном расчете системы дифференциальных уравнений путем замены входящих в них дифференциалов конечными разностями.
Для расчета диск разбиваем на 16 сечений (рисунок 2.9), которые нумеруем от 0 до 15. Нулевое сечение для диска с центральным отверстием проводится на радиусе отверстия.
При выборе расчетных сечений для обеспечения необходимой точности расчета , для первых двух - трех сечений, необходимо соблюдать два условия:
; .
Геометрические параметры диска заносим в таблицу 2.5.
Напряжения от центробежных сил лопаток и замковой части обода может быть определено для случая, когда лопатки и диск изготовлены из одного материала с одинаковой плотностью, по формуле:
,
где z = 73 - число лопаток;
= 344,308 МПа - напряжение в корневом сечении лопатки от растяжения центробежными силами;
Fк = 0,11810-3 м2 - площадь корневого сечения лопатки;
? = 8200 кг/м3 - плотность материала диска и